初中部分

第六单元 碳及碳的氧化物

注：本单元的课题按照物质分类，和课本上的略有不同

课题1 碳单质

一、物理性质和用途

• 性质决定用途

• 性质不同的原因：原子的排列方式不同（结构决定性质）

二、化学性质

• 常温下，碳的化学性质稳定

• 高温下，碳具有可燃性

  • 完全燃烧：$\mathrm{C}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{C + O2 ->[点燃] CO2}$（红光，放热）

  • 不完全燃烧：$2\mathrm{C}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }2\mathrm{CO}$$\ce{2C + O2 ->[点燃] 2CO}$

• 高温下，碳具有还原性

  • $\mathrm{C}+2\mathrm{CuO}\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }2\mathrm{Cu}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{C + 2CuO ->[高温] 2Cu + CO2 ^}$（黑色固体变为红色固体）

课题2 一氧化碳

一、物理性质

• 无色、无味的气体

• 密度略小于空气

• 难溶于水

二、化学性质

• 毒性（$\Rightarrow$$\Rightarrow$ 需有尾气处理）

  • $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$ 极易与血红蛋白结合，导致缺氧

• 可燃性

  • $2\mathrm{CO}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{2CO + O_2 ->[点燃] 2CO2}$（蓝色火焰，放热）

• 还原性

  • $\mathrm{CO}+\mathrm{CuO}\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\mathrm{Cu}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO + CuO ->[\Delta] Cu + CO2}$（黑色固体变为红色固体）

  • $3\mathrm{CO}+\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }2\mathrm{Fe}+3\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{3CO + Fe2O3 ->[高温] 2Fe + 3CO2}$（红色固体变为黑色固体）

课题3 二氧化碳

二氧化碳不能供给呼吸，在进入久未开启的菜窖或干涸的深井前，要先做灯火实验

一、物理性质

• 无色、无味的气体

• 密度大于空气

• 能溶于水

二、化学性质

• 不可燃、不助燃

• 能与水反应

  • $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3$$\ce{CO2 + H2O -> H2CO3}$

  • 碳酸能使干燥石蕊试纸变红

  • 碳酸不稳定，易分解为 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{H2O}$ 和 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$

• 能与石灰水反应

  • $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 v + H2O}$（澄清石灰水变浑浊）

三、用途

四、制取

1. 工业制取

$\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }\mathrm{CaO}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{CaCO3 ->[高温] CaO + CO2 ^}$

2. 实验室制取

1. 原理：$\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{HCl}⟶\mathrm{CaCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}$

2. 药品：大理石、稀盐酸

3. 装置

   • 发生装置：长颈漏斗（添加液体）、锥形瓶

   • 收集装置：集气瓶、玻璃片（向上排空气）

第七单元 燃料及其应用

课题1 燃烧与灭火

一、燃烧

1. 燃烧

• 通常情况下，可燃物与助燃物（通常为氧气）发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应

2. 燃烧的条件

• 可燃物

• 与氧气接触

• 达到燃烧所需的最低温度（着火点）

二、灭火

三、易燃物和易爆物

1. 爆炸

• 短时间内聚积大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸

2. 化学爆炸的条件

• 有限空间

• 急剧燃烧

3. 安全措施、有关图标

课题2 燃料的合理利用与开发

一、化学反应中的能量变化

• 放热反应

  • 燃烧、$\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$与 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$$\ce{H2}$ 反应、金属与酸反应、缓慢氧化等

• 吸热反应

  • $\mathrm{C}$$\ce{C}$ 与 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$ 反应、氯化铵与氢氧化钡反应等

二、化石燃料

1. 概念

• 由古代生物的遗骸经一系列变化形成的不可再生能源

2. 煤

1. 主要成分：$\mathrm{C}$$\ce{C}$

2. 综合利用

   • 方式：干馏（化学变化）——隔绝空气加强热

   • 产物：焦炭、煤焦油、煤气

3. 石油

1. 主要成分：$\mathrm{C}$$\ce{C}$、$\mathrm{H}$$\ce{H}$

2. 综合利用

   • 方式：分馏（物理变化）——利用石油中各成分的沸点不同

   • 产物：沥青、石蜡、润滑油、柴油、煤油、航空煤油、汽油、溶剂油

4. 天然气

1. 主要成分：$\mathrm{CH}{\phantom{A}}_4$$\ce{CH4}$（甲烷）

2. 物理性质

   • 无色、无味的气体

   • 密度比空气小

   • 极难溶于水

3. 化学性质

   • 可燃性（燃烧前需验纯）

     • $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CH4 + 2O2 ->[点燃] CO2 + 2H2O}$（淡蓝色火焰，放热）

三、燃料的充分燃烧

1. 条件

• 有足够的空气

• 燃料与空气有足够大的接触面

2. 不充分燃烧的危害

• 降低燃料的利用率，浪费资源

• 污染空气

四、使用燃料对环境的影响

• 燃料中的杂质燃烧产生污染物

  • 煤燃烧排出的 $\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2$$\ce{SO2}$、$\mathrm{NO}{\phantom{A}}_2$$\ce{NO2}$ 导致酸雨

• 燃料燃烧不充分产生污染物

  • $\mathrm{C}$$\ce{C}$ 不充分燃烧产生 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$

• 未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等形成浮沉

五、能源的利用与开发

1. 乙醇

1. 成分：$\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{OH}$$\ce{C2H5OH}$

2. 物理性质

   • 无色、特殊香味的液体

   • 密度比水小

   • 与水以任意比例互溶

3. 化学性质

   • 可燃性

     • $\mathrm{C}{\phantom{A}}_2\mathrm{H}{\phantom{A}}_5\mathrm{OH}+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{C2H5OH + 3O2 ->[点燃] 3H2O + 2CO2}$（淡蓝色火焰，放热）

2. 氢气

1. 物理性质

   • 无色、无味的气体

   • 相同状况下密度最小的气体

   • 难溶于水

2. 化学性质

   • 可燃性

     • $2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{2H2 + O2 ->[点燃] 2H2O}$（淡蓝色火焰，放热）

   • 还原性

     • $\mathrm{CuO}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }\mathrm{Cu}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CuO + H2 ->[\Delta] Cu + H2O}$（黑色固体变为红色固体）

3. 制取

   • 原理：$\mathrm{Zn}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow +\mathrm{ZnSO}{\phantom{A}}_4$$\ce{Zn + H2SO4 -> H2 ^ + ZnSO4}$

   • 药品：锌粒、稀硫酸

   • 装置

     • 发生装置：启普发生器

     • 收集装置：集气瓶、玻璃片（向下排空气）/ 水槽、集气瓶（排水法）

3. 其他新能源

• 太阳能、核能、风能、地热能、生物质能、水能等

第八单元 金属材料

课题1 金属材料

一、金属材料的发展史

• 商朝，开始使用青铜器

• 春秋时期，铁

• $100$$100$ 多年前，铝

• 现在年产量：铁 > 铝 > 铜

二、金属的物理性质

1. 金属的物理性质

2. “金属之最”

• 地壳中含量最高：铝（$\mathrm{Al}$$\ce{Al}$）

• 人体中含量最高：钙（$\mathrm{Ca}$$\ce{Ca}$）

• 世界年产量最高：铁（$\mathrm{Fe}$$\ce{Fe}$）

• 导电导热性最好：银（$\mathrm{Ag}$$\ce{Ag}$）

• 密度最大：锇（$\mathrm{Os}$$\ce{Os}$）密度最小：锂（$\mathrm{Li}$$\ce{Li}$）

• 熔点最高：钨（$\mathrm{W}$$\ce{W}$）熔点最低：汞（$\mathrm{Hg}$$\ce{Hg}$）

• 硬度最大：铬（$\mathrm{Cr}$$\ce{Cr}$）

三、合金

1. 合金

• 在金属中加热熔合金属或非金属，形成的具有金属特性的物质

• 合金是混合物，各物质以单质形式存在

2. 性质（相较于原来的金属）

• 熔点低

• 强度、硬度大

• 抗腐蚀性能强

3. 常见的合金

• 生铁：含碳 $2\mathrm{\%}\sim 4.3\mathrm{\%}$$2\% \sim 4.3\%$；机械性能硬而脆、无韧性、可铸不可锻

• 钢：含碳 $0.03\mathrm{\%}\sim 2\mathrm{\%}$$0.03\% \sim 2\%$；坚硬、强度高、韧性好、易加工

• 铝合金：密度小、硬度大、抗腐蚀性强

• 钛合金：熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、强度大、抗腐蚀性能非常好

课题2 金属的化学性质

一、与氧气反应

• 镁、铝在常温下就能与氧气反应

  • $2\mathrm{Mg}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{MgO}$$\ce{2Mg + O2 -> 2MgO}$

  • $4\mathrm{Al}+3\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$$\ce{4Al + 3O2 -> 2Al2O3}$

    • 氧化铝为一层致密的薄膜，防止铝被进一步氧化

• 铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在高温时能与氧气反应

  • $3\mathrm{Fe}+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$$\ce{3Fe + 2O2 ->[点燃] Fe3O4}$

  • $2\mathrm{Cu}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{\Delta }}{\to }2\mathrm{CuO}$$\ce{2Cu + O2 ->[\Delta] 2CuO}$

• 金即使在高温时也不与氧气反应

二、与酸（盐酸/稀硫酸）反应

• 结论：$\mathrm{Mg}$$\ce{Mg}$、$\mathrm{Zn}$$\ce{Zn}$、$\mathrm{Fe}$$\ce{Fe}$ 能置换出盐酸里的氢，$\mathrm{Cu}$$\ce{Cu}$ 不能；金属活动性：$\mathrm{Mg}>\mathrm{Zn}>\mathrm{Fe}>\mathrm{Cu}$$\ce{Mg} > \ce{Zn} > \ce{Fe} > \ce{Cu}$

三、与盐溶液反应

1. 常见反应

2. 特殊颜色

四、金属活动性

• 金属的位置越靠前，它的活动性就越强

• 位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（反应剧烈程度不同，活动性强的剧烈）

• 位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（反应剧烈程度相同）

• 当一种金属单质同时与多种金属的盐溶液发生反应时，推断盐溶液中金属活动性最弱的先发生反应

五、置换反应

• 由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应

课题3 金属资源的利用与保护

一、金属的存在形式

• 单质（游离态）：极少数很不活泼的金属，如金、银

• 化合物（化合态）：大多数金属

  • 赤铁矿：$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$$\ce{Fe2O3}$；磁铁矿：$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$$\ce{Fe3O4}$；菱铁矿：$\mathrm{FeCO}{\phantom{A}}_3$$\ce{FeCO3}$；铝土矿：$\mathrm{Al}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$$\ce{Al2O3}$；黄铜矿：$\mathrm{CuFeS}{\phantom{A}}_2$$\ce{CuFeS2}$；辉铜矿：$\mathrm{Cu}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}$$\ce{Cu2S}$

二、铁的冶炼

1. 实验室还原铁

1. 原理：$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{CO}\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }2\mathrm{Fe}+3\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{Fe2O3 + 3CO ->[高温] 2Fe + 3CO2}$

2. 装置：玻璃管（放 $\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$$\ce{Fe2O3}$）、导管（通 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$，导出 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$），澄清石灰水（验证是否有 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$ 生成）、酒精喷灯（加热）、酒精灯（点燃 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$，尾气处理）

3. 步骤

   1. 先通 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$，再点燃尾气处理的酒精灯（防止爆炸）、再点燃酒精喷灯（防止爆炸）

   2. 先熄灭酒精喷灯，再停止通 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$（防止石灰水倒吸、铁粉再次被氧化）

4. 现象：红色固体变黑，澄清石灰水变浑浊

2. 工业炼铁

1. 原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气

   • 焦炭：提供 $\mathrm{CO}$$\ce{CO}$ 和热量

   • 石灰石：将矿石中的 $\mathrm{SiO}{\phantom{A}}_2$$\ce{SiO2}$ 转化为炉渣

2. 设备：高炉

3. 原理

   • $\mathrm{C}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{\text{点}\text{燃}}{\to }\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{C + O2 ->[点燃] CO2}$

   • $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }2\mathrm{CO}$$\ce{CO2 + C ->[高温] 2CO}$

   • $\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{CO}\stackrel{\text{高}\text{温}}{\to }2\mathrm{Fe}+3\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{Fe2O3 + 3CO ->[高温] 2Fe + 3CO2}$

三、金属的腐蚀与防护

1. 铁制品生锈的条件——实验

• 控制变量，对比试验

  实验编号	有无 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$$\ce{O2}$	有无 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{H2O}$	现象
  1	有	有	生锈
  2	无	有	不生锈
  3	有	无	不生锈

• $n$$n$ 个变量，$n+1$$n + 1$ 次实验

  • $1,2$$1,2$ $\Rightarrow$$\Rightarrow$ 需要 $\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$$\ce{O2}$

  • $1,3$$1,3$ $\Rightarrow$$\Rightarrow$ 需要 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{H2O}$

2. 金属锈蚀的条件

• 有能发生反应的物质，反应物互相接触

• 生成物不会对反应起阻碍作用

3. 防止金属锈蚀的方法

• 保持表面干燥、清洁

• 在表面覆盖保护层（如刷漆、涂油、镀耐腐蚀的金属）

• 改变其内部结构（如制成合金）

四、金属资源保护

1. 必要性

• 金属资源储量有限，且不能再生

• 废弃金属的随意丢弃不仅会浪费金属，还会污染环境

2. 方法

• 防止金属的腐蚀

• 回收利用金属

• 合理开采矿物

• 寻找金属的代用品

第九单元 溶液

课题1 溶液的形成

一、溶液

1. 概念

• 一种或几种物质分散到另一种物质里，形成均一的、稳定的混合物

2. 组成

• 溶质：被溶解的物质 —— 气体、液体、固体

• 溶剂：能溶解其他物质的物质 —— 通常是水，一般还有酒精、汽油

3. 溶液、溶质、溶剂的关系

• ${\text{m}}_{\text{溶}\text{液}}={\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}+{\text{m}}_{\text{溶}\text{剂}}$$\text{m}_{溶液} = \text{m}_{溶质} + \text{m}_{溶剂}$

• ${\text{V}}_{\text{溶}\text{液}}<{\text{V}}_{\text{溶}\text{质}}+{\text{V}}_{\text{溶}\text{剂}}$$\text{V}_{溶液}<\text{V}_{溶质}+\text{V}_{溶剂}$

4. 溶质与溶剂的判断

5. 形成

• 在溶剂分子的作用下，溶质的分子（或离子）均匀分散到溶剂分子之间

二、溶解时的温度变化

1. 例子

• 无明显现象：$\mathrm{NaCl}$$\ce{NaCl}$

• 吸热：$\mathrm{NH}{\phantom{A}}_4\mathrm{NO}{\phantom{A}}_3$$\ce{NH4NO3}$（硝酸铵）

• 放热：$\mathrm{NaOH}$$\ce{NaOH}$

2. 原因（拓展）

• 吸热：维持晶体结构的作用力被打断，分子或离子向溶液中扩散，这个过程消耗能量（解离能）

• 放热：溶质中的分子或离子跟溶剂分子结合，这个过程放出能量（溶剂化能）

三、乳化现象

• 乳化作用：将不溶性大油珠分散成细小的液滴，而不聚集成油珠，乳浊液稳定性增强

• 乳化剂：能防止小液滴聚集的物质，具有乳化作用

课题2 溶解度

一、饱和溶液与不饱和溶液

1. 定义

• 饱和溶液：在一定的温度下，向一定量的溶剂中加入某种物质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做该溶质的饱和溶液

• 不饱和溶液：在一定的温度下，向一定量的溶剂中加入某种物质，当溶质还能继续溶解时，所得到的溶液叫做该溶质的不饱和溶液

2. 判断

• 看有无不溶溶质

• 继续加少量该溶质，看是否能溶解

3. 溶液的互相转化

• 不饱和溶液 $\to$$\to$ 饱和溶液：蒸发溶剂、改变温度（一般降温）、增加溶质

• 饱和溶液 $\to$$\to$ 不饱和溶液：增加溶剂、改变温度（一般升温）

• 例外：$\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{Ca(OH)2}$ 温度越高，溶解越少

4. 结晶

• 结晶：溶液中的溶质以晶体形式析出的过程

• 方式

  • 蒸发结晶：海水晒盐

  • 降温结晶：$\mathrm{KNO}{\phantom{A}}_3$$\ce{KNO3}$

5. 溶解性

• 物质溶解在溶剂中的能力

• 内因：溶质的种类

• 外因：溶剂的种类、温度

二、固体溶解度

1. 定义

• 在一定温度下，某固态物质在 $100\text{g}$$100\text{g}$ 溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量(单位：$\text{g}$$\text{g}$）

2. 溶解度与溶解性的关系

3. 受温度的影响

• 大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大，如 $\mathrm{KNO}{\phantom{A}}_3$$\ce{KNO3}$

• 少数固体物质的溶解度受温度的影响较小，如 $\mathrm{NaCl}$$\ce{NaCl}$

• 极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小，如 $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{Ca(OH)2}$​

4. 应用

• 判断选用什么方式进行结晶

  • 降温结晶：先加热溶液，蒸发溶剂成饱和溶液，再降低热饱和溶液的温度

  • 蒸发结晶：持续蒸发溶剂

5. 溶解度曲线包含的信息

• 曲线：曲线越陡，溶解度受温度影响越大

• 点：某物质在该温度下的溶解度

• 交点：两种物质在该温度下的溶解度相同

• 平移：溶液的转化

三、气体的溶解度

1. 定义

• 在压强为 $101\text{KPa}$$101\text{KPa}$ 和一定温度时，气体溶解度在 $1$$1$​ 体积水里达到饱和状态时的气体体积

2. 影响气体溶解性的因素

• 温度 $\uparrow$$\uparrow$，溶解性 $\downarrow$$\downarrow$

• 压强 $\uparrow$$\uparrow$，溶解性 $\uparrow$$\uparrow$

课题3 溶液的浓度

一、溶质的质量分数

1. 感知溶液的浓与稀

2. 溶质的质量分数

• $c\mathrm{\%}={\displaystyle \frac{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}}{{\text{m}}_{\text{溶}\text{液}}}}\times 100\mathrm{\%}={\displaystyle \frac{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}}{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}+{\text{m}}_{\text{溶}\text{剂}}}}\times 100\mathrm{\%}$$c\% = \dfrac{\text{m}_{溶质}}{\text{m}_{溶液}} \times 100\% = \dfrac{\text{m}_{溶质}}{\text{m}_{溶质}+\text{m}_{溶剂}} \times 100\%$

3. 饱和溶液中的溶质的质量分数

• $c\mathrm{\%}={\displaystyle \frac{S}{S+100\text{g}}}\times 100\mathrm{\%}$$c\% = \dfrac{S}{S+100\text{g}} \times 100\%$

二、配置溶液

1. 实验原理

• $c\mathrm{\%}={\displaystyle \frac{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}}{{\text{m}}_{\text{溶}\text{液}}}}\times 100\mathrm{\%}={\displaystyle \frac{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}}{{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}+{\text{m}}_{\text{溶}\text{剂}}}}\times 100\mathrm{\%}$$c\% = \dfrac{\text{m}_{溶质}}{\text{m}_{溶液}} \times 100\% = \dfrac{\text{m}_{溶质}}{\text{m}_{溶质}+\text{m}_{溶剂}} \times 100\%$

2. 实验步骤

1. 计算：想要的 $c\mathrm{\%},{\text{m}}_{\text{溶}\text{液}}$$c\%,\text{m}_{溶液}$ $\Rightarrow$$\Rightarrow$ ${\text{m}}_{\text{溶}\text{剂}},{\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}$$\text{m}_{溶剂},\text{m}_{溶质}$

2. 称量，量取：用天平称量溶质，量筒量取溶剂，加入烧杯中（先固后液）

3. 溶解：用玻璃棒不断搅拌，加快溶解

4. 装瓶贴标签

3. 误差分析

• ${\text{m}}_{\text{溶}\text{质}}\downarrow \Rightarrow c\downarrow$$\text{m}_{溶质} \downarrow \space \Rightarrow \space c\downarrow$

• ${\text{m}}_{\text{溶}\text{剂}}\downarrow \Rightarrow c\uparrow$$\text{m}_{溶剂} \downarrow \space \Rightarrow \space c\uparrow$

第十单元 酸和碱

课题1 常见的酸和碱

一、酸和碱

1. 酸

• 常见：盐酸 $\mathrm{HCl}$$\ce{HCl}$，硫酸 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4$$\ce{H2SO4}$，硝酸 $\mathrm{HNO}{\phantom{A}}_3$$\ce{HNO3}$，碳酸 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3$$\ce{H2CO3}$，醋酸 $\mathrm{CH}{\phantom{A}}_3\mathrm{COOH}$$\ce{CH3COOH}$

• 组成：$\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$$\ce{H+}$ + 酸根（阳离子只有 $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$$\ce{H+}$）

2. 碱

• 常见：氢氧化钠 $\mathrm{NaOH}$$\ce{NaOH}$，氢氧化钙 $\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{Ca(OH)2}$，氢氧化钙 $\mathrm{KOH}$$\ce{KOH}$、氢氧化钡 $\mathrm{Ba}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{Ba(OH)2}$、二水合氨 $\mathrm{NH}{\phantom{A}}_3\cdot \mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{NH3*H2O}$

• 组成：金属/铵根离子 + $\mathrm{OH}{\phantom{A}}^{-}$$\ce{OH-}$

二、酸碱指示剂

1. 概念

• 能跟酸或碱的溶液起作用而显示不同颜色的物质

2. 常见指示剂及其变色规律

三、溶液的导电性

• 酸和碱溶液均可导电，因为有带电微粒（阴、阳离子）

四、常见的酸

1. 浓盐酸（$\mathrm{HCl}$$\ce{HCl}$）

1. 成分

   • 氯化氢（$\mathrm{HCl}$$\ce{HCl}$）气体的水溶液

2. 物理性质

   • 无色、有刺激性气味的液体

   • 具有挥发性（稀盐酸没有）

     • 敞口放置在空气中，会挥发出 $\mathrm{HCl}$$\ce{HCl}$ 气体，与水蒸气结合结合成盐酸小液滴，瓶口出现白雾

     • 溶液的质量下降，溶质的质量分数下降

     • 需密闭保存

3. 用途

   • 用于金属表面除锈等

   • 用于制造药物等

   • 人体胃液中含有盐酸，可以帮助消化

2. 浓硫酸（$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4$$\ce{H2SO4}$）

1. 成分

   • 浓度为 $98\mathrm{\%}$$98\%$ 的 $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4$$\ce{H2SO4}$ 溶液

2. 物理性质

   • 无色的粘稠油状液体

   • 具有吸水性（稀硫酸没有）

     • 敞口放置在空气中，会吸收空气中的水蒸气

     • 溶液的质量上升，溶质的质量分数下降

     • 需密封保存

3. 化学性质

   • 具有脱水性（腐蚀性）

     • 能使纸、布、木材、皮肤等有机物脱水炭化

     • 若不慎将浓硫酸沾到皮肤或衣服上，应立即用大量水冲洗，然后再涂上 $3\mathrm{\%}\sim 5\mathrm{\%}$$3\% \sim 5\%$ 的 $\mathrm{NaHCO}{\phantom{A}}_3$$\ce{NaHCO3}$ 溶液

4. 用途

   • 用于生产化肥、农药、火药、染料以及冶炼金属、精炼石油、金属除锈等

   • 常用做干燥剂

     • 不能干燥碱性碱性气体

5. 稀释

   • 现象：稀释时会放大量热

   • 操作：应将浓硫酸沿着烧杯的内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，在烧杯中进行

五、酸的化学性质

1. 与酸碱指示剂作用

   • 紫色石蕊遇酸变红

   • 无色酚酞遇酸不变色

2. 与氢前金属反应生成盐和氧气（反应条件：金属活动性顺序表中氢前的金属与盐酸、稀硫酸）

   • $\mathrm{Fe}+2\mathrm{HCl}⟶\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^}$

   • $\mathrm{Zn}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{ZnSO}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2 ^}$

3. 与金属氧化物反应生成盐和水

   • $\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+6\mathrm{HCl}⟶2\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{Fe2O3 + 6HCl -> 2FeCl3 + 3H2O}$（铁钉逐渐溶解，溶液由无色变黄）

   • $\mathrm{CuO}+2\mathrm{HCl}⟶\mathrm{CuCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}$

   • $\mathrm{CuO}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{CuSO}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CuO + H2SO4 -> CuSO4 + H2O}$

4. 与碳酸盐反应生成盐、水和二氧化碳

   • $\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{HCl}⟶\mathrm{CaCl}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}$

   • $\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{HCl}⟶2\mathrm{NaCl}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}$

   • $\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{CaSO}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{CaCO3 + H2SO4 -> CaSO4 + H2O + CO2 ^}$

   • $\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2 ^}$

六、常见的碱

1. 氢氧化钠（$\mathrm{NaOH}$$\ce{NaOH}$）

1. 俗名

   • 烧碱、火碱、苛性钠

2. 物理性质

   • 白色片状固体

   • 易溶于水，溶于水放热

   • 易吸收空气中的水分而潮解

3. 化学性质

   • 具有很强的腐蚀性

     • 称量时需盛放在玻璃器皿中

     • 如果不慎将氢氧化钠沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，再涂上硼酸（$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{BO}{\phantom{A}}_3$$\ce{H2BO3}$​）溶液

4. 用途

   • 广泛应用于肥皂、石油、造纸、纺织、印染等工业

   • 去除油污

   • 常用作干燥剂

     • 不能干燥酸性气体

2. 氢氧化钙（$\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{Ca(OH)2}$）

1. 俗名

   • 消石灰、熟石灰

   • （其水溶液是澄清石灰水、 当石灰水中存在较多未溶解的固体时，称为石灰乳、石灰浆）

2. 物理性质

   • 白色粉末状固体

   • 微溶于水，溶解度随温度的升高而降低

3. 用途

   • 配置农药波尔多液

   • 树木防冻防虫

   • 改良酸性土壤

   • 用作建筑材料

4. 制取

   • $\mathrm{CaO}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2$$\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$（放热）

七、碱的化学性质

1. 与酸碱指示剂作用

   • 紫色石蕊遇碱变蓝

   • 无色酚酞遇碱变红

2. 与非金属氧化物反应生成盐和水

   • $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3\downarrow +\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CO2 + Ca(OH)2 -> CaCO3 v + H2O}$（澄清石灰水变浑浊）

     • 用于检验 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$

     • 氢氧化钙能与空气中的 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$​ 反应而变质，所以氢氧化钙要密封保存

   • $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{NaOH}⟶\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O}$（无明显现象）

     • 检验反应发生：$\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{HCl}⟶2\mathrm{NaCl}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2\uparrow$$\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}$（产生气泡）

     • 用于吸收 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$

     • 氢氧化钠固体不仅易吸收空气中的水分，还可以吸收空气中的 $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2$$\ce{CO2}$​ 而变质，所以氢氧化钠必须密封保存

   • $\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH}){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{CaSO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{SO2 + Ca(OH)2 -> CaSO3 + H2O}$

   • $\mathrm{SO}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{NaOH}⟶\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{SO2 + 2NaOH -> Na2SO3 + H2O}$

   • $\mathrm{SO}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{NaOH}⟶\mathrm{Na}{\phantom{A}}_2\mathrm{SO}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$$\ce{SO3 + 2NaOH -> Na2SO4 + H2O}$